JPH0140159B2 - - Google Patents

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JPH0140159B2
JPH0140159B2 JP56033674A JP3367481A JPH0140159B2 JP H0140159 B2 JPH0140159 B2 JP H0140159B2 JP 56033674 A JP56033674 A JP 56033674A JP 3367481 A JP3367481 A JP 3367481A JP H0140159 B2 JPH0140159 B2 JP H0140159B2
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JP
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glyoxal
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paper strength
polymer
water
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JP56033674A
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JPS57149595A (en
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Toshiaki Sugyama
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KYORITSU JUKI KOGYO KENKYUSHO KK
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KYORITSU JUKI KOGYO KENKYUSHO KK
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は乾湿紙力を向上させる紙質改良方法に
関する。 本発明によれば従来のアニオン性紙力増強剤と
硫酸バンドによる紙力増強方法に較べ硫酸バンド
の使用量を1/2〜1/4に減少させてもなお優れた乾
湿紙力増強効果を示し、しかも損紙の離解は容易
であることが認められるものである。 従来ポリアクリルアミドの部分加水分解誘導体
は紙力増強剤として使用する場合、その定着剤と
して硫酸バンドが多量に使用されてきた。この方
法は今日まで最も一般的に行われている抄紙方法
には優れて適応するものであつた。すなわちロジ
ン系サイズ剤に硫酸バンドは不可欠なものである
し、水性向上あるいはピツチトラブル防止など
の目的にも硫酸バンドは幅広く使用されている。 一方石油危機以来省エネルギー、省資源の思想
が定着し、また環境保護の見地からも、抄紙工程
中の排水を循還、再使用するシステムを採る製紙
工場が増加の傾向にある。このシステムは用水の
管理が不充分であると水質の低下につながる危険
をはらんでいる。 水質低下防止の対策の一つとして製紙用薬剤の
紙料への定着を良くすること、あるいはそれらの
添加量をできる限り減少させることにより紙料懸
濁液中に存在するフリーの薬剤の濃度を減少させ
る方法が考えられる。 前述のように現在のところ、紙料懸濁液中には
多量の硫酸バンドが投入されている。硫酸バンド
中のアルミニウムアコ錯体はアニオン性紙力増強
剤、ロジン系サイズ剤などと反応したり、一部は
パルプへ直接吸着したり、多くは紙中へ止まる
が、対イオンである硫酸根は紙へは止まりにく
く、製紙用水系がクローズド化している場合、硫
酸根濃度が徐々に増加して行くことは必然的であ
る。その結果、添加した紙力増強剤がサイズ剤の
効果が発現しにくくなるなどの事態が発生する。
効果の不足を補うために硫酸バンドを添加し、悪
循環を繰返すことにもなる。 硫酸バンドを併用しないでパルプに定着させる
ことのできるカチオン性の紙力増強剤も開発され
はしているが、効果は今一歩というところで充分
ではない。また両性タイプの紙力増強剤も市販さ
れているが、製品の保存安定性にも問題があり効
果もカチオン性のものと同様である。 このようなカチオン性あるいは両性タイプの紙
力増強剤を改良する目的で分子内カルバモイル基
をグリオキサールで変性し、高分子に反応性を持
たせ、紙力増強効果を向上させようとした例もあ
り、その内カチオン性高分子をグリオキサール変
性した例としては特公昭44−26670号や米国特許
第3556932号公報所載の発明があり、両性高分子
をグリオキサール変性した例として特公昭54−
44762号公報記載の発明などがある。 前記特公昭44−26670号のものはアクリル酸2
−ジメチルアミノエチルとアクリルアミドを共重
合し、塩化メチル、ジメチル硫酸塩化ベンジルな
どで四級化した後グリオキサール変性したもので
ある。米国特許第3556932号ではアクリルアミド
とジメチルジアリルアンモニウムクロライドを共
重合し、次いでグリオキサール変性したものであ
る。また特公昭54−44762号においてはメタクリ
ル酸2−ジメチルアミノエチルをエピクロルヒド
リンにより四級化し、アクリルアミド、アクリル
酸と共重合した両性高分子をグリオキサール変性
したものである。 これらのカチオン性または両性タイプのグリオ
キサール変性前の高分子はモノマーとして比較的
価格の高いメタクリル酸2−ジメチルアミノエチ
ルがジメチルジアリルアンモニウムクロライドを
使用していること、カチオン性基の四級化は特に
高PH域でないかぎり紙力増強効果に直接影響しな
いこと、また現在最も普通に行われている抄紙工
程を概観すると炭酸カルシウムをコーテイング材
料に使用する場合のコート原紙を中性からPH8程
度で抄紙するなどを除けばピツチトラブル、水
性の問題、ロジンサイズ剤の効果などから、また
製紙用水の循環、再使用などによつて硫酸バンド
が混入する場合が多く、PHが中性から弱アルカリ
で抄紙される例は非常に少ない。 さらに最も重要な点として本発明者の実験によ
ればメタクリル酸2−ジメチルアミノエチルまた
はジメチルジアリルアンモニウムクロライドは紙
力に対してマイナスの因子であることが判つた。
つまり、アクリルアミドに対し、これら二つのモ
ノマーの共重合率を増加して行くと紙力増強効果
が低下し、これら二つのモノマーのホモ重合体は
全く効果を示さない。アクリル酸を加えた両性高
分子の場合でも矢張りカチオン共重合比を増加し
て行くと、紙力増強効果が低下して行く。 本発明者はこのような上述の諸点を考慮し、硫
酸バンドは不可欠であるが用水の質低下を防止す
るためには硫酸バンドあるいは紙力増強剤の添加
量を減少させる必要があり、これらの添加量を減
少させても優れた紙力増強効果が発現しなければ
ならない。また使用する紙力増強剤にカチオン性
基を付与するためにはメタクリル酸2−ジメチル
アミノエチルやジメチルアリルアンモニウムクロ
ライドの共重合体ではないという方向で新たな紙
力増強方法を検討してきたが、 (但しR1はCH3またはC2H5、R2はHまたはCH3
XはCOOHまたはCONHCH2SO3Hまたは
CONH・C(CH32CH2・SO3H) 上記の(A)、(B)、(C)各々の比率をa、b、cとす
るときb/(a+b+c)=0.02〜0.2、c/b=
0.2〜0.7であり、かつ10%水溶液粘度(25℃、
1NNaCl中)が10cp以上である重合体水溶液にPH
5〜8でaに対し0.03〜0.3モル比でグリオキサ
ールを反応して得た水溶性重合体を抄紙工程中に
添加することにより従来のアニオン性紙力増強剤
に硫酸バンドを加えることによる紙力増強方法に
較べ硫酸バンドの使用量を1/2〜1/4に減少させて
もなお優れた乾湿紙力増強効果を示し、しかも損
紙の離解が容易であつて、さらに白水などの混入
によつても効果が影響されにくいことを発見して
本発明に到達したものである。 本発明において使用するグリオキサール変性前
の水溶性重合体はアクリルアミドとアクリル酸、
メタクリル酸または2−アクリルアミド2−メチ
ルプロパンスルホン酸との共重合体、あるいはポ
リアクリルアミドの部分加水分解誘導体またはス
ルフオメチル化反応誘導体などをマンニツヒ反応
変性して得ることができる。マンニツヒ反応変性
率は重合体の全くりかえし単位が0.05より低いと
ころ、すなわちカチオン化度の低いところでは紙
料への吸着力が弱く、紙料スラリー中への流失が
多く、すなわち用水の質低下につながり好ましい
ことではない。またカチオン化度が0.2より高い
ところでは紙力増強効果が良好でないばかりか、
紙料スラリーを凝集させ紙の地合をこわす危険性
がある。 カチオン化度に対するアニオン化度は0.3〜0.6
の範囲が好ましい。 カチオン化度に対するアニオン化度が0.2より
も低いところでは両性高分子としての性質が現れ
にくく、紙力増強効果も優れたものにはならな
い。一方この比率が0.7より高いところでは効果
もわるく、製品の保存安定性もよくない。またこ
の比率を1.0より高くした場合、すなわちカチオ
ン化度に対してアニオン化度が過剰の場合、硫酸
バンドを減少させた処方、つまりPH6から中性附
近では効果がほとんどなく、本発明の目的に適す
るものではない。 マンニツヒ反応を行つた後、分子内に残存する
フリーのカルバモイル基に対して反応させるグリ
オキサールのモル比について述べる。本発明で使
用する高分子がカチオン化度とアニオン化度を前
述のように変化させると、カルバモイル基は0.98
から0.66の範囲に存在する。このカルバモイル基
に対しモル比で0.03から0.3の範囲でグリオキサ
ールを反応させることができるが、好しくは0.05
〜0.2の範囲である。また0.3よりも下の範囲では
グリオキサール変性の効果が現れにくく、紙力増
強効果も低い。0.3より上では反応が速すぎて製
造上問題があり、製品の保存安定性も良好ではな
い。 さらにグリオキサール変性時のPHについて述べ
れば、未変性の重合体水溶液を、まず適切なPH範
囲に調整しなければならない。未変性の重合体は
PH1〜12の範囲でグリオキサールと反応するがPH
5より低い領域では反応が非常に遅く、所望の粘
度に達するのに時間がかかり実用的ではなく、PH
8より高いところでは反応が速やすぎて重合体が
ゲル化し易く、事実上目的の水溶性重合体を得る
ことはできない。したがつてPH5〜8の範囲が好
適ということになる。 このグリオキサール変性するための重合体粘度
は10%水溶液が10cp(25℃、1N NaCl)である
が、好しくは20cp以上500cp以下の範囲である。
500cpよりも高くなるとグリオキサール変性時、
粘度の増加が激しく重合体がゲル化することがあ
り好しくなく、10cpより低いと効果は小さい。 また本発明で使用する水溶性重合体は紙の強度
のみならず紙のその他の性質をも向上させること
ができる。たとえばロジン系のサイズ剤またはそ
の他のアニオン性、カチオン性のサイズ剤を併用
した場合、サイズ度を、填料を使用した場合はそ
の歩留率を向上させることができ、同時に表面強
度も向上する。また抄紙時の水性も向上する。 本発明において使用する水溶性重合体はそのマ
ンニツヒ塩基をジメチル硫酸、ジエチル硫酸、エ
チレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどに
よつて四級化して使用することもまた可能であ
る。 以下に実施例によつて本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は以下の実施例に限定される
ものではない。 水溶性重合体の製造例 アクリル酸5モル%、アクリルアミド95モル%
からなる共重合体(10%水溶液粘度95cp、1N
NaCl中)の20%水溶液、130gを500mlのセパラ
ブルフラスコに入れ撹拌機にとりつける。撹拌し
ながら水酸化ナトリウム0.72gを10gの水に溶解
して添加し、さらに50%のジメチルアミン水溶液
4.07g(重合体のカルバモイル基に対し13モル
%)、37%ホルマリン溶液2.82g(重合体中のカ
ルバモイル基に対し10モル%)をこの順で添加
し、40〜45℃で3時間反応させる。その後水47g
を加え稀釈し、セパラブルフラスコを撹拌機より
外し、300mlのビーカーに移し、マグネチツクス
ターラーにより撹拌しながら濃硫酸を滴下して溶
液のPHを7.0にPHメーターによつて調整する。別
にPH7.0にしておいた40%グリオキサール水溶液
4.5g(残存するカルバモイル基に対し10モル%)
を加え、再びセパラブルフラスコに移し撹拌機に
取付ける。このとき重合体マンニツヒ変性前の濃
度とすると13%である。40〜45℃で反応を続け2
時間15分後、重合体の10%(マンニツヒ変性前の
濃度とする)水溶液粘度が520cpに達したので溶
液を濃硫酸でPH2まで下げて反応を停止した。こ
れをサンプルNo.1として水を加えて10%として保
存する。同時に水溶性重合体をカチオン化度、カ
チオン化度とアニオン化度の比を変えたもの、カ
ルバモイル基に対して反応させるグリオキサール
の比率を変えたもの、マンニツヒ反応変性まえの
重合体の粘度を変えたもの、両性タイプであるが
グリオキサール変性していないもの、マンニツヒ
変性のみでカチオンタイプのグリオキサール変性
したもの、さらにアクリル酸、メタクリル酸2−
ジメチルアミノエチル、アクリルアミドによる水
溶性重合体よりグリオキサール変性したものなど
の各種の重合体を同様な方法により製造した。そ
の結果を表1に示す。
【表】
【表】 り、マンニツヒ反応変性はしておらず、共重合反応
後、グリオキサール変性した。
実施例 1 製造例で合成した水溶性重合体を使用して、以
下の抄紙、紙力強度試験を行つた。ダンボールと
中芯原紙を重量で1:1に混合したものを離解
し、CSFで400mlまで叩解した後、0.6%スラリー
とした。次に1のビーカーにこのスラリーを
400ml取り、マグネチツクスターラーにより撹拌
しながら硫酸バンド(60秒撹拌)、水溶性重合体
(60秒撹拌)の順に添加し、常法により坪量120
g/m2の紙を抄き乾燥および湿潤の引張り強度を
測定し、裂断長を算出した。同時にアニオン性紙
力増強剤と硫酸バンドを添加し、抄紙した例も紙
力試験を行い、本発明による方法と比較し、その
結果を表2に示した。
【表】 表2からも明らかなように、本発明の方法によ
ると硫酸バンド1%(すなわちPH6.5)に減少さ
せても効果はほとんど変らず、一方アニオン性紙
力増強剤では硫酸バンド1%では全然効果がな
い。 実施例 2 実施例1と同様な試験を行つた。アクリル酸、
メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリ
ルアミドの共重合体においてアニオン化度とカチ
オン化度の比を変化させたサンプルNo.16、17、18
と本発明で使用するサンプルNo.1とを用い比較試
験を行つた。結果を表3に示す。
【表】 カチオン性基としてメタクリル酸2−ジメチル
アミノエチルを使用した重合体は本発明で使用す
る重合体よりもいずれもその効果が劣つているこ
とが表3から判る。 実施例 3 実施例1と同様な試験をアクリル酸、メタクリ
ル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリルアミド
の共重合体において、カチオン化度を変化させた
サンプルNo.17、18、19と本発明で使用するNo.1と
を用いて比較試験を行つた。その結果を表4に示
す。
【表】 カチオン性基としてメタクリル酸2−ジメチル
アミノエチルを使用した重合体はカチオン化度を
変化させても本発明で使用する重合体サンプルNo.
1よりもいずれも効果が劣ることが判る。 実施例 4 実施例1と同様な試験をサンプルNo.1、2、
3、4について行い、アニオン化度とカチオン化
度の比率を変化させ効果を観察した。同時にカチ
オン変性のみの重合体にグリオキサール変性した
サンプルNo.5、市販のポリアミドアミン型の湿潤
紙力増強剤も試験を行い比較した。その結果を表
5に示す。
【表】
【表】 表5から明らかなようにカチオン変性のみのも
のは両性重合体より効果が悪く、また本発明の範
囲外であるアニオン化度とカチオン化度の比が
1.5であるサンプルNo.4はその効果が著しく劣つ
ていることが示されている。 実施例 5 サンプルNo.1、No.6、No.7、No.8について実施
例1と同様な試験を行い、マンニツヒ反応変性前
の重合体の粘度を変化させた場合の効果への影響
について観察した。その結果を表6に示す。
【表】
【表】 表6から明らかなようにサンプルNo.6は粘度が
高すぎて効果が低下していることがわかる。 実施例 6 サンプルNo.1、9、10、11について実施例1と
同様な試験を行い、カチオン化度を変化させた場
合について効果への影響をみた。その結果を表7
に示す。
【表】 表7から明らかなように本発明の範囲外である
カチオン化度が30モル%であるNo.10はその効果が
劣つていることがわかる。 実施例 7 サンプル1、12、13、14、15について実施例1
と同様な試験を行いカルバモイル基に対するグリ
オキサールの仕込モル比を変化させた場合につい
て効果への影響をみた。また同時にグリオキサー
ル変性していないサンプルNo.12も試験を行つた。
結果を表8に示す。
【表】 表8から明らかなようにグリオキサール変性し
ていないサンプルNo.12は効果が劣り、また本発明
の範囲外であるサンプル15はカルバモイル基に対
するグリオキサールの仕込みモル比を増しても効
果はそれほど上らず、また保存安定性も悪かつ
た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (但しR1、R2はCH3またはC2H5、 R3はH又はCH3、XはCOOHまたは、 −CONHCH2SO3Hあるいは、 −CONHC(CH32CH2SO3H) 上記(A)、(B)、(C)がくり返し単位でそれぞれの比
    率をa:b:cとするときb/(a+b+c)=
    0.02〜0.2、c/b=0.2〜0.7であり、かつ10%水
    溶液粘度(25℃、1NNaCl中)が10cp以上である
    重合体水溶液にPH5〜8、aに対し0.03〜0.3の
    モル比でグリオキザールを反応させた後、PHを
    2.5以下に調節して得られた水溶性重合体を抄紙
    工程中に添加することを特徴とする乾湿紙力を向
    上させる紙質改良方法。
JP3367481A 1981-03-09 1981-03-09 Improvement of paper quality in order to enhance wet paper strength Granted JPS57149595A (en)

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